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浅谈表带触指技术及其在光伏连接器中的应用
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浅谈表带触指技术及其在光伏连接器中的应用

2019-08-20

光伏产业开展至今,技能的改造层出不穷。对于光伏衔接器来说,只是经历了两代的改变,或许“稳”才是其开展之道。“稳”意味着可靠性和安全性,这与衔接器厂商的电衔接技能水平和经历休戚相关。作为一种导电介质,表带触指是通过特殊成型的弹性衔接元件,可以显著改善电衔接和能量传输质量,使衔接器具备继续低的触摸电阻。


1. 光伏衔接器简史

在光伏衔接器未呈现之前,光伏电站的衔接首要通过“splice”(螺丝端子或接合衔接件)方法来完成。跟着职业的开展,业内对快速、安全和易操作的衔接计划需求愈发激烈。

1996年,一种新型的刺进式衔接器(plug-in connector)应运而生,这便是史陶比尔MC3光伏衔接器。接线盒供应商  MC3是真实含义上的光伏衔接产品,它跟“splice”是彻底不同的两种衔接方法,它的含义在于从头界说了光伏组件的衔接。2002年,史陶比尔MC4面市,再次从头界说了光伏衔接器,它真实完成了“即插即用”(plug and play)。跟着光伏电站体系的要求越来越高,不管是从规范层面仍是安全层面,MC4呈现并取代MC3成为一种必然。MC4从2002年研发并推向市场至今,现已成功应用了近17年,逐步成为职业的一种规范。目前,市面上衔接器产品品种繁多,但无论从结构仍是外形上,大都选用MC4的样式,因而咱们可称其为“类MC4”。


 

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图1 光伏衔接器的演化


 


从电衔接方式来看,“splice”是选用硬衔接,而史陶比尔MC3和MC4衔接器则运用了表带触指衔接技能。史陶比尔表带触指技能,在电衔接器范畴现已应用超50年,广泛应用于光伏、输配电、自动化和电动交通等20余个职业。


2. 表带触指技能

电衔接是指通过机械力将两个带电导体衔接起来的可分衔接。 接线盒厂家  然而,该机械力效果产生的触摸覆盖面(外表触摸区域)并不等于用于负载电流的有用触摸面。有用触摸面积显着小于外表触摸面积,电流通道集中在单个触摸点,然后导致电阻增大。也即,看似面与面的衔接,其实是点与点的衔接。


 

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图2 外表触摸区域与有用触摸面


 


MULTILAM技能,也称为表带触指技能,即在两个触摸面之间树立平行触摸点。每一个触摸页片构成独立的弹性负载载流桥,这样就能大大减少整个触摸电阻。依据给定的每一个触摸页片的触摸力、几何结构、弹性特征以及外表原料的硬度和特点,可以准确地计算出触摸电阻。

MULTILAM的触摸电阻Rl相当于并联衔接的触摸页片的电阻。每一个触摸页片的集合形状均为完成长久的工作寿命而规划。页片稳定的弹性压力可以使触摸界面之间的衔接保持稳定,然后完成稳定的低电阻(见图3)。


 

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图3 表带触指原理



3. 表带触指技能在光伏衔接器中的应用


相较于输配电等职业的各类型表带触指应用,光伏衔接器所运用的表带触指则较为单一。前文所述光伏衔接器的“稳”,一是指二十多年来光伏衔接器的结构和外形改变不大,另一方面则是光伏衔接器在长期运用中应体现出的稳定性,这一点与表带触指密切相关。

表带触指依据不同的应用环境会在资料、镀层、类型、尺度、正压力、装置槽规划等等方面有着严厉的规则。本文侧重从尺度合作及表带触指全体工艺等视点进行分析。


3.1 合作尺度

出于市场考虑,很多厂家在宣扬时说到“MC4兼容”的概念。其实这是一种误导,无论是史陶比尔仍是第三方认证组织都清晰表明禁止互插,有些国家还从法律法规上对光伏电站中所用衔接器进行了规则。

衔接器互插无法保证核心元器件—表带触指的长期有用触摸。对于这类衔接,装置槽的尺度公差及表带触指与金属件的合作尺度公差都是通过史陶比尔反复试验及计算总结出来的。虽然其它衔接器厂商宣称可与MC4互插,可是因为金属件、MULTILAM及装置槽的不确定性会构成该部分电阻的添加。此外,还需要强调的是光伏衔接器在运用中的长期有用性,虽然有些衔接器在与MC4互插后初始电阻添加不显着,但这并不意味着几个月乃至几年之后电阻的稳定性。为了验证以上理论,史陶比尔针对不同衔接器互插进行了TC200+DH1000以及短时间大电流测验。


3.1.1 TC200(通额定电流)+DH1000长期性测验

除掉因为互插导致的失效衔接器外,有用结果如图4所示。接线盒规格其他厂家衔接器与MC4互插后,触摸电阻迅速添加,相同电流下,大的触摸电阻所产生的温升会使衔接器非金属件老化速度加快,在一些极点情况下会构成衔接器熔毁。


3.1.2 短时间大电流测验(3-5分钟、100A)

从图5可以看出:3分钟,互插的不同厂家衔接器温度已达到160℃,功率丢失为700多瓦且外壳现已呈现变形特征;4分钟后,互插的衔接器外壳开端冒烟,而内部温度较高也达到了200℃以上,功率损耗也继续添加;5分钟后,互插的衔接器已开端冒浓烟,功率损耗已达到800瓦,这时候衔接器已接近失火状况。与之构成鲜明对比的是MC4自身公母头插合后的测验结果:除了温度由初始的90℃升高到135℃及功率丢失由69W升高到73W外,外观并无显着的改变。当然,这种状况也不会继续太长时间,因为毕竟是100A的极限通流测验。可是,该测验却从正面直观的反映出互插带来的潜在要挟。


3.2 全体工艺


表带触指的运用是一个大的概念,与咱们上文说到过的参数休戚相关。涉及到厂家信息保密要素无法在本文逐个展开评论,可是咱们可以通过试验的手法来展现表带触指对产品功能的影响。


该试验选用的是某“类MC4”衔接器。需特别指出的是,“类MC4”衔接器运用的是形似表带触指的导电介质。测验项目虽选用IEC62852规范但试验条件更加严苛,例如TC200(通额定电流)之后又进行了TC400(通额定电流)的测验,而DH1000后又进行了DH2000的测验。每项测验后都有相关的测验项目对产品全体进行验证,但因为导电介质与光伏衔接器的触摸电阻休戚相关,因而本文将只评论该衔接器试验后触摸电阻的改变。


本次试验选用样品共10套。TC400+DH2000结束后,只有三套样品表现符合规范要求,另外四套触摸电阻均有显着的增大,其间改变较大的现已超越40mΩ,超越其较大触摸电阻的80倍,更是目前MC4较大触摸电阻的160倍,另外三套则是烧熔或变形状况,其烧熔点和变形点均为衔接器中间导电介质所在位置,见图6。

测验后,如果仅从触摸电阻的改变来看,该衔接器失效比率达70%。如果该衔接器应用于光伏电站中,那么较大的危险点便是中间衔接部位,即导电介质和金属部件触摸的部位。


4. 结语


衔接器是能量的传输者和电力的搬运工。能量在传输时,必然会有损耗。对于衔接器厂商来说,较大的考验便是如何故Z小的能量损耗完成安全和稳定地传输。积50余年应用经历的史陶比尔表带触指技能,可以保障衔接器具备长期稳定的低触摸电阻。



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